Одговорот на прашањето зошто имаме пет прсти на рацете и нозете е изненадувачки тешко да се утврди.
Едноставниот одговор е дека така сме еволуирале, но да се утврди од каде потекнуваат тие прсти и како настанале е сосема друга приказна. „Кога зборуваме зошто имаме пет – а не шест или четири – прсти на рацете и нозете, тоа е навистина тешко прашање“, вели Тецуја Накамура, вонреден професор на Одделот за генетика при Универзитетот Ратгерс. За да го најдеме одговорот, мора да се вратиме милиони години наназад.
Сè почнало со еден заеднички предок
Сите четириношци, група што ги вклучува водоземците, влекачите, птиците и цицачите, потекнуваат од заеднички рибји предок. „Ако прашате ‘од што потекнуваме?’, нашиот заеднички предок бил риба“, вели Накамура.
Рибите првпат развиле екстремитети за одење по копно за време на Девонскиот период на Земјата, кој се случил пред околу 360 милиони години. Релативно кратко време подоцна (во еволутивна смисла), првите четириножни суштества – кои имале и до осум прсти на секој екстремитет – ги загубиле вишокот прсти. Од тој момент, петте прсти на рацете и петте на нозете станале стандардна карактеристика на првите четириношци.
Тој модел на пет прсти наскоро се врежал во Хокс-гените на нашите рани предци – збир на главни контролни гени што дејствуваат како генетски нацрт, осигурувајќи дека деловите на телото, органите и екстремитетите ќе се развијат на вистинските места. Оттогаш, овие Хокс-гени одредуваат дека сите наши заеднички предци еволуирале врз основа на овој петпрстен модел.
Се разбира, не секој жив ‘рбетник има пет прсти на рацете и нозете, но повеќе од 99% од четириношците (сите копнени видови со ‘рбет) ја делат истата коскена структура со пет прсти. Тоа ги вклучува морските лавови, китовите и фоките, кои имаат петпрстовидни коски скриени во нивните перки, како и лилјаците, кои се раѓаат со мембрани меѓу прстите што ја формираат структурата на нивните крилја. Дури и ембрионите на коњите и птиците накратко започнуваат со пет прсти, пред да се преобликуваат во копита или (кај птиците) во помал број прсти.
Само еден од 500 до 1.000 луѓе се раѓа со дополнителни прсти на рацете или нозете. Оваа појава се нарекува полидактилија и е поврзана со прекумерна активност на еден ген познат како „соник хеџхог“, познат во научната литература по своето оригинално англиско име (или на македонски „звучен еж“, да, убаво прочитавте!).
Трага што наназад води до рибите
Сепак, дури во 2016 година група научници од Универзитетот во Чикаго утврдија како коските на рибјите перки (коскени елементи што им даваат структура, флексибилност и потпора на перките) со текот на времето еволуирале во прсти на рацете и нозете. Накамура бил дел од тој тим.
Научниците користеле мали риби со коски на перките, како зебра-рибата, јапонската оризова риба и други тропски риби што често се чуваат во домашни аквариуми. Потоа ја примениле техниката за уредување на гените КРИСПР-Кас, што им овозможило да ја сменат ДНК на рибите, за да ги отстранат Хокс-гените потребни за развој на екстремитетите.
Потоа, ембрионалните клетки на овие изменети риби ги споредиле со оние кај глувците за време на нивниот раст и развој, и на крај утврдиле генетска поврзаност меѓу нив. „Откривме дека нашите прсти и коските на рибјите перки ги користат истите Хокс-гени и нивните функции за да се развијат“, вели Накамура. Со други зборови, коските на перките и нашите прсти потекнуваат од истата генетска работилница.
Што значи сето ова
Иако нивното истражување утврдило директна врска меѓу коските на перките кај рибите и прстите кај четириношците, сè уште има многу работи што не ги знаеме за тоа како луѓето ги развиле прстите на рацете и нозете. „Откривме дека нашите прсти веројатно еволуирале од коските на перките, иако станува збор за многу различни структури“, вели Накамура.
„Многу прашања остануваат“, додава тој. „На пример, како точно тие се трансформирале во прсти? И кои гени и молекули ја регулирале таа трансформација?“ Со понапредните алатки за уредување на гени, како КРИСПР-Кас9 – попрецизна верзија на КРИСПР-Кас – кои се појавија во последната деценија, Накамура верува дека одговорите може да дојдат побрзо отколку што мислиме.
Други сличности
Според Накамура, четириношците и рибите се генетски слични и на други начини. На пример, задните екстремитети на копнените ‘рбетници еволуирале од карличните перки на предците-риби со лопатести перки, додека раменичниот појас (коскената структура што ги формира нашите раменици) се развил од жабрените лакови кај рибите – скелетни структури што им помагаат на жабрите во дишењето и исхраната.
„Иако рибите немаат врат“, вели Накамура, „некако, во текот на еволуцијата, кај луѓето черепот се одвоил од раменичниот појас, создавајќи простор за вратот.“ Тоа ни овозможило да ја движиме главата независно од телото – корисно за лов и за набљудување на хоризонтот.
Ова е пример за таканаречената „еволутивна иновација“ – нова особина што им овозможува на организмите подобро да функционираат и да се приспособуваат, исто како што сме добиле прсти на рацете и нозете. „Сме ги зеле структурите што постоеле во рибјите перки“, вели Накамура, „и нашите тела со текот на времето го промениле својот развој во прстовидни ткива, попогодни за живот на копно.“
Што се однесува на прашањето зошто имаме токму пет прсти на рацете и пет на нозете – тоа сè уште останува без конечен одговор.
